Verfahren zum Ingangsetzen von Kreiselpumpen und Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Kreiselpumpen müssen bekanntlich zur Inbetriebnahme durch besondere Mittel in Gang gesetzt werden, wenn sie oberhalb des Wasser- oder Flüssigkeitsspiegels aufgestellt sind.
Im allgemeinen wird dazu ein besonderes, im Ansaugrohr der Pumpe eingesetztes Rück schlagventil benutzt. Infolge der unvermeid lichen Flüssigkeitsverluste in derartigen Ven tilen ist aber dadurch das stets sichere In- gangsetzen der Pumpe, besonders nach länge rem Stillstand, nicht gewährleistet. Ferner erfordert das dauernd wiederholte Anheben des Rückschlagventils einen bestimmten Kraft aufwand und bedingt damit einen Leistungs verlust der Pumpe.
Die Anbringung eines Ventils in der Ansaugleitung bedingt auch ein Ablenken der Flüssigkeitsfäden in dieser Leitung, das heisst ist die Ursache für Wir belbildungen und bedingt damit einen wei teren Leistungsverlust der Pumpe. Bei grossen Pumpen bereitet schliesslich die Anbringung eines geeignet bemessenen, das heisst genü gend grossen Rückschlagventils konstruktive Schwierigkeiten.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird daher vielfach zum Ingangsetzen von Kreisel- pumpen eine besondere Luftpumpe benutzt. Auch wenn diese Hilfspumpe als Drehkolben pumpe ausgebildet wird, so ergibt sich dabei dennoch der Nachteil, dass infolge der hohen Empfindlichkeit derartiger Pumpen ihre Ver wendung nicht überall möglich ist und dass sie im besonderen dann nicht anwendbar sind, wenn die zu fördernde Flüssigkeit aus stark verschmutztem Wasser besteht.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ver meidet die erwähnten Nachteile dadurch, dass auf der Pumpenansaugseite durch Absaugen der in der Pumpenkammer befindlichen Luft mittels Flüssigkeitsumlaufes ein Unterdruck erzeugt wird, wobei die Luft zuerst sich mit der Flüssigkeit mischt und dann wieder von ihr trennt und wobei die Ansaugseite wäh- rend der Dauer des Ingangsetzens der Pumpe mittels hydraulischen Anschlusses gegen die Aussenluft abgedichtet wird.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens zum Ingang- setzen von Kreiselpumpen besteht unter Ver wendung eines Pumpenhilfskreislaufes darin, dass die Ansaugleitung der Hauptpumpe über die Pumpenachse geführt ist, so dass in der Saugleitung stets Flüssigkeit zurückbleibt, die während der Dauer des Ingangsetzens der Pumpe durch die Umdrehungen des Schleu derrades den hydraulischen Abschluss der Ausflussöffnung bewirkt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung und die genannte Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens benutzen demnach die be kannte Erscheinung, dass eine Kreiselpumpe gleichzeitig Flüssigkeit und Luft fördert, wenn auf der Saugseite diese beiden Medien vorhanden sind. Die Luftmenge, welche sich mit der Flüssigkeit mischen lässt, hängt dabei vor allem von der Form des Pumpengehäu ses oder des Spiralgehäuses ab. Die zu för dernde Flüssigkeit ist in erster Linie Wasser. Mit dem Verfahren gemäss der Erfindung und mit der Einrichtung zur Ausführung des Ver fahrens kann aber auch jede andere Flüssig keit gefördert werden.
Die Zeichnung gibt eine schematische Dar stellung des Verfahrens sowie einige Aus führungsbeispiele von Pumpen wieder, welche nach diesem Verfahren arbeiten.
Fig.1 zeigt schematisch das Verfahren zum Ingangsetzen einer Kreiselpumpe; Fig. 2 gibt im Aehsialsehnitt eine nach diesem Verfahren ausgebildete Pumpenbauart wieder; Fig.3 zeigt im Schnitt eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren sieh selbst in Gang setzende Kreiselpumpe;
Fig. 4 ist die Innenansicht einer gewöhn lichen Pumpe, welche entsprechend umge formt ist, um nach diesem Verfahren zu arbeiten; Fig. 5 gibt im Schnitt eine Pumpe wieder, welche im wesentlichen derjenigen der Fig. 4 entspricht, die aber von vornherein so gebaut wurde, dass sie nach dem Erfindungsverfah ren arbeitet.
In Fig.1 ist die in Gang zu setzende Pumpe. die Hauptpumpe, mit 1 bezeichnet, deren Saugleitung 2 in einen Flüssigkeitsbehälter 3 eintaucht, dessen Flüssigkeitsspiegel unter halb der Pumpenachse liegt. Die Drucklei tung 4 mündet in einen zweiten Behälter 5, dessen Spiegel beliebig hoch liegen kann. In die Leitung 4 ist. kurz hinter der Aus flussöffnung ein Absperrventil 6 eingeschal tet, welches die Kammer der Hauptpumpe 1 und die Saugleitung 2 beliebig von der Aussenluft abschaltet. Über einem weiteren Behälter 7, welcher mit dem Behälter 3 einen einzigen Behälter bilden kann, ist eine zweite Kreiselpumpe 8 angebracht, welche als Hilfs pumpe arbeitet, da sie nur während der Dauer des Ingangsetzens der Hauptpumpe 1 arbeitet.
Die Saugleitung 9 der Hilfspumpe 8 taucht mit ihrem Saugstutzen 10 in den Be hälter 7 ein; im Saugstutzen 10 ist ein Rück- schla--ventil vorgesehen. Die Druckleitung 11 leitet die von der Hilfspumpe 8 geförderte Flüssigkeit wieder in den Behälter 7 zurück. Zwischen der Saugleitung 9 der Hilfspumpe 8 und der Druckleitung 4 der Hauptpumpe 1 i4 kurz unterhalb des Absperrventils 6 eine Verbindungsleitunc 12 mit geringem Quer schnitt zwisehengesehaltet, welche mit einem Einstellhahn 13 oder dergleichen versehen ist.
Die Hauptpumpe 1 wird vom Motor 311, die Hilfspumpe 8 wird vom Motor t'118 an getrieben.
Die Hilfspumpe 8 setzt sich infolge des im Saugstutzen 10 angeordneten Rückschlag ventils in folgender Weise selbst in Gang: Das Ventil 6 wird zu diesem Zweck geschlos sen und der Hahn 13 in einem für praktisch erkannten Masse geöffnet. Gleichzeitig mit der Inbetriebnahme der Hauptpumpe 1 oder kurz nach dieser Inbetriebnahme wird auch die Hilfspumpe 8 in Betrieb genommen, welche einen geschlossenen Flüssigkeitskreis lauf der im Behälter 7 vorhandenen Flüssig keit hervorruft (Behälter 7 - Stutzen 10 Leitungen 9, 11 - Behälter 7).
Zusammen mit der durch die Leitung 9 angesaugten Flüssigkeit wird durch die Leitung 12 gleich zeitig die in der Kammer der Hauptpumpe 1 und in der Saugleitung 2 vorhandene Luft angesaugt, welche durch die Druckleitung 11 geleitet wird., Nachdem die Flüssigkeit die Kammer und die Saugleitung der Haupt pumpe völlig ausfüllt, was nach dem Absau gen der in diesen Teilen befindlichen Luft bezw. Gase der Fall ist, wird das Ventil 6 geöffnet, wodurch die normale Flüssigkeits förderung durch die Hauptpumpe 1 einsetzt. Die Hilfspumpe saugt also die in der Kam mer der Hauptpumpe verbleibende Flüssig keit bis ungefähr auf die Höhe der Pumpen achse an. Der Hahn 13 wird darnach ge schlossen und die Hilfspumpe 8 abgeschaltet.
Eine bedeutend vereinfachte Ausführung dieser Pumpenanlage kann durch Anbringung eines Hebers zwischen der Kammer der Hauptpumpe 1 und ihrer Saugleitung 2 er zielt werden, welcher das Auslaufen der Flüssigkeit aus dem Pumpengehäuse ver hindert. Dadurch kann das Ventil 6 weg gelassen werden, wodurch auch die Bedie nung der Pumpenanlage vereinfacht wird. In diesem Falle übernimmt die Kammer der Hauptpumpe 1 die Aufgabe des Behälters 7, wenn die Leitungen 9 und 11 mit dem Ge häuse der Hauptpumpe 1 verbunden werden.
Eine weitere Vereinfachung kann dadurch erzielt werden, dass die Hauptpumpe 1 und die Hilfspumpe 8 auf derselben Welle be festigt werden. Dadurch wird einerseits der Hilfsmotor<B>318</B> für den Antrieb der Hilfs pumpe 8 eingespart und weiterhin eine ge drängtere Bauart der Pumpenanlage ermög licht, da beide Pumpen einen einzigen Körper bilden. Gleichzeitig wird auch die Rohrlei tung 12 überflüssig, an deren Stelle Kanäle treten, welche im Pumpengehäuse selbst an gebracht werden. Eine derartig vereinfachte Ausführungsform zeigt die Fig. 2. Das Pum pengehäuse 14 enthält die Kammer 15 der Hauptpumpe und die Kammer 16 der Hilfs pumpe. In der Kammer 15 läuft das Schleu derrad 17, während in der Kammer 16 das Schleuderrad 18 arbeitet. Beide Räder 17 und 18 sind auf ein und derselben Welle 19 verkeilt.
Die Saugöffnung ist mit 20 bezeich net, die AusfluBöffnung mit 21. Die Saug öffnung 20 steht mit dem Heber 22 in Ver bindung, der in den untereinander verbun denen Kammern 15 und 16 den Flüssigkeits spiegel auf der Höhe a-a hält; auch bei stillstehender Pumpe tauchen die Räder 17 und 18 in die Flüssigkeit ein. Die Saug öffnung 23 der Hilfspumpe 16, 18 steht durch die in der Nabe des Rades 17 an gebrachten achsialen Bohrungen 17' mit der Saugöffnung 20 der Hauptpumpe 15, 17 in Verbindung.
Die Kammern 15 und 16 stehen miteinander sowie mit einer Zwischenkammer 24 durch Fenster 15' und 16' in Verbindung, welche ungefähr in der Höhe des Flüssig keitsspiegels a-a angebracht sind. Die Hilfs- pumpe saugt also die in der Kammer der Hauptpumpe verbleibende Flüssigkeit bis un gefähr auf die Höhe der Pumpenachse an.
Bei der erstmaligen Inbetriebnahme der Pumpe wird mit äussern Mitteln Flüssigkeit einmalig in das Pumpengehäuse 14 so lange eingefüllt, bis die Flüssigkeit den Spiegel a-a erreicht. Der Heber 22 hält dann die Kammern 15, 16 und 24 auch bei stillste hender Pumpe dauernd mit Flüssigkeit an gefüllt, so dass ein nochmaliges Einfüllen oder Nachfüllen von Flüssigkeit beim spä teren Betrieb nicht mehr erforderlich ist. Bei der Inbetriebsetzung der Pumpe bewirkt die Drehung des Rades 18 einen geschlossenen Flüssigkeitsstrom der im Pumpengehäuse 14 befindlichen Flüssigkeit, und zwar durch die Öffnung 23 und durch die Fenster 15' und 16'.
Die aus dem Heber 22 angesaugte Flüs sigkeit reisst die in der Saugleitung befind liche Luft (bezw. Gas) mit sich. Während dann die Flüssigkeit im Kreislauf weiter strömt, entweichen die Luft- bezw. Gas blasen durch die Abflussöffnung 21 und ver ursachen damit im Heber 22 einen Unter druck, der die zu fördernde Flüssigkeit bis zum Heber anhebt, das heisst die Pumpe 15, 17 in Gang setzt, wonach dann der normale Pumpenbetrieb aufgenommen wird. Eine bestimmte, kleine Flüssigkeitsmenge kreist auch weiterhin beim Arbeiten der Haupt- pumpe 15, 17, da auch die Hilfspumpe 16, 18 weiter arbeitet. Dadurch wird der Pumpen wirkungsgrad etwas herabgesetzt.
Diese Lei stungsverminderung der Hauptpumpe ist aber nur sehr gering, da die durch die Pumpe 16, 18 in Umlauf gesetzte Flüssigkeitsmenge im Verhältnis zu der durch die Hauptpumpe geförderten Flüssigkeitsmenge verschwindend klein ist. Je höher also die Pumpenförderung ist, desto kleiner wird der prozentuale, durch die ständig arbeitende Hilfspumpe verur sachte Leistungsverlust. der Hauptpumpe. Soll dieser durch die Hilfspumpe verursachte Verlust gänzlich vermieden werden, dann kann dies in einfachster Weise durch Ver schliessen des Fensters 15' nach der Ingang- setzung der Hauptpumpe geschehen.
In Fig. 3 ist eine im wesentlichen normale Pumpenbauart dargestellt, welche sich aber nach dem Verfahren gemäss der Erfindung selbst in Gang setzt. In der einzigen Kammer 15a des Gehäuses 14a läuft ein Schleuderrad 25, dessen eine Seite mit Hauptschaufeln 17a und dessen andere Seite mit Hilfsschaufeln 18a versehen ist. Auch in diesem Fall sind also die beiden Pumpen in einem gemein samen Gehäuse eingeschlossen, wobei die An saugseiten 20 und 23 durch Bohrungen 25' miteinander in Verbindung stehen, welche in der Nabe des Rades 25 angebracht sind. Der Vorgang des Ingangsetzens spielt sich hierbei in ähnlicher Weise ab wie bei der Pumpenanlage gemäss der Fig. 2.
Die mit Luft bezw. mit Gas vermischte Flüssigkeit wird beim Inbetriebsetzen der Pumpe durch die Schaufeln 18a abgeschleu- dert, die Luft bezw. das Gas entweicht durch die Abflussöffnung 21, die Flüssigkeit kehrt zur Saugseite 23 der Hilfspumpe zurück, wo sie sich infolge des im Pumpengehäuse 11 angebrachten Kanals 26 neuerdings mit Luft bezw. mit Gas mischt. Dieser Kanal 26 mün det mittels des Fensters 26' in die Kammer 15a; das Fenster 26' ist kurz oberhalb des Rades 25 angebracht.
Das andere Ende des Kanals 26 mündet in eine in der Nähe der Welle gelegene Kammer 26", welche mit der Saugseite 23 in Verbindung steht. Die Flüs- sigkeit steigt. im Saugkanal an und füllt den Heber '22 an. wodurch die Hauptpumpe in Gang gesetzt ist und den normalen Pumpen betrieb aufnimmt. Das Fenster 26' kann nach dem Ingangsetzen der Pumpe durch einen Schieber oder durch ein selbsttätiges. Ventil abgeschlossen werden. obgleich der durch den Flüssigkeitsstrom (durch den Kanal 26 hin durch) verursachte Verlust der Hauptpumpe vernachlässigt -erden kann.
Ein anderes Mit tel zur Herabsetzung dieses kleinen Ver lustes besteht beispielsweise in der Anbrin- gung einer nicht dargestellten Membran un terhalb des Fensters 26', wodurch beim nor malen Pumpenbetrieb eine Verminderung des auf dieses Fenster ausgeübten Druckes be wirkt wird.
Statt das Rad 25 ausser mit den Haupt schaufeln auch noch mit. Hilfsschaufeln 18a zu versehen - welche anderseits oftmals bei Pumpen gewöhnlicher Bauart zu andern Zwecken angebracht sind - und statt im Ge häuse 14a den Kanal 26 anzubringen, können die Hauptschaufeln 17a während der Dauer des Ingangsetzens der Pumpe als Hilfs schaufeln benutzt werden, indem der ge schlossene Flüssigkeitskreislauf zwischen An saug- und Abflussöffnung mittels der Leitung 28 vervollständigt wird, -elche unterhalb des Spiegels a-a einmündet.
Nach Ingangsetzen der Hauptpumpe -wird natürlich dieser Flüs sigkeitskreislauf zur Vermeidung der Lei stungsverminderung der Hauptpumpe da durch unterbrochen, dass in der Leitung 28 ein Absperrhahn oder ein anderes geeignetes Absperrmittel angebracht wird.
Es hat sich gezeigt, dass die Zeitdauer des Ingangsetzens der Pumpe in starkem Masse vom Fassungsvermögen der Trennkammer ab hängt, in -welcher die Luft bezw. das Gas von der Flüssigkeit getrennt wird. Diese Trenn kammer soll im Verhältnis zur Kammer, in der das Rad läuft, sehr gross sein.
Die Ausführung gemäss der Fig.4 gibt einen Begriff von der Wichtigkeit dieser Trennkammer. Die dort gezeigte Pumpe ist von normaler Bauart: Auf der Welle 19 ist das Rad 17b angebracht, welches in einer Kammer 15b des Pumpengehäuses 14b läuft. Am äussern Teil dieser Kammer 15b befin det sich die Abflussöffnung 21, am innern Teil die Saugseite 20. Diese Pumpe wird zu einer sich selbsttätig in Gang setzenden Pumpe umgestaltet, indem die Saugseite 20 mit dem Heber 22 in Verbindung gesetzt und die Ab flussöffnung 21 mit einer geräumigen Trenn kammer 29 versehen wird, in welcher die Luft bezw. das Gas sich von der Flüssigkeit trennt.
Der Kanal 28 verbindet das untere Ende des Raumes 29 mit dem obern Teil 22' des Hebers 22. In den Kanal 28 ist ein Ab sperrventil 30 eingesetzt, das durch den Schwimmer 31 gesteuert, das heisst abge schlossen wird, sobald der Heber 22 wieder voll mit Flüssigkeit angefüllt ist, das heisst sobald die Hauptpumpe in Gang gesetzt ist.
Wenn in der Druckleitung ein Rück schlagventil 32 angebracht ist, dann muss die entweichende Luft dieses Ventils anheben, wird aber dazu oftmals nicht imstande sein. Deshalb wird am obern Teil der Trennkam mer 29 ein Entlüftungsrohr 33 eingeschaltet, welches ein Schwimmventil 34 enthält, das die Verbindung mit der Aussenluft unter bricht, sobald die Pumpe in Gang gesetzt ist und die normale Förderung aufnimmt.
Die Trennkammer 29 und die mit ihr durch den Kanal 28 verbundene Kammer des Hebers können auch an der Ausflussöffnung bezw. an der Ansaugöffnung einer mehr stufigen Pumpe, das heisst einer Pumpe mit mehreren Schleuderrädern, angebracht wer den.
Die Fig. 5 zeigt eine Pumpenanordnung, welche die wesentlichen Merkmale der in Fig.4 dargestellten Pumpenanlage aufweist (Kammer 15b und Rad 17b) und zum Ingang- setzen der Hauptpumpe ähnliche Vorrich tungen wie die Anlage der Fig.4 besitzt (Kanal 28, Trennkammer 29 und Heber 22). Das Pumpengehäuse ist aber von Anbeginn an eigens für den besonderen Zweck einer sich selbst in Gang setzenden Pumpe gebaut worden. Es ergibt sich dadurch eine gegen über der Anordnung nach Fig.4 gedrängtere und leichtere Bauart.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen können geschlossene oder offene Kanäle und Räder verwendet werden. Das Verhältnis der gegenseitigen Abmessungen der beiden Pum pen (Fig. 2) oder der beiden Seiten des Rades (Fig. 3) kann natürlich je nach der Verwen dungsart der Pumpe und je nach der Zeit dauer des Ingangsetzens beträchtlich ab geändert werden. Auch die baulichen Einzel heiten können von den gezeigten und be schriebenen im Bedarfsfalle abgeändert wer den.